一般来说，激光输出光束按其物理特性可分为单模和多模。根据光束质量M2因子的不同，我们可以把M2因子小于1.3的单模激光称为纯单模，其LP01模的能量占近100%。M2因子在1.3-2.0之间的单模激光称为准单模，其LP01模的能量占90%以上，并出现少量LP11和LP02模。多模激光器的M2因子大于2.0。在这种模式下，输出芯更大(一般50m以上)，模式数更多。从能量的空间分布特征来看，单模激光呈现典型的高斯分布，如图1左图所示，而多模激光由多个激光模组成，典型的分布模式为平顶，如图1右图所示。
图1单模和多模激光能量分布示意图
湖南大可激光有限公司推出了1000 ~ 3000 W纯单模光纤激光器产品和5000W准单模产品，其典型值如表1所示。
同样的激光功率经过同样的光学系统聚焦后，单模激光在焦点处的能量密度要远远高于多模激光。为了便于比较，表2给出了5000W准单模产品和多模产品的聚焦参数对比。
表2准单模和典型多模聚焦参数的5KW比较
注：表中计算以F200/250激光加工头为例。
众所周知，激光加工金属的原理是通过高能量密度的激光瞬间熔化甚至汽化金属，达到去除或者连接的目的。从上表可以看出，在相同条件下，单模激光在焦点处的能量密度接近多模的11倍，即使在5mm散焦的情况下，单模激光的能量密度仍然是普通多模的5倍。与多模激光相比，单模激光具有如此悬殊的能量密度，通过合理利用可以有效提高加工能力或效率。
大科单模激光器在普通材料焊接上的优势
激光焊接中最常用的应用是深穿透焊接。深穿透焊接通过针孔效应吸收激光能量。单模激光的焦斑尺寸小，能量集中。因此，与多模激光相比，单模激光得到的针孔更小更深，孔内压力更大更稳定。结合光束摆动技术，同样功率的单模激光与多模激光相比具有以下优势：
1.更强的穿透力
2.更大的纵横比
3.较小的热影响区
4.焊缝上下宽度之间的差异很小(更接近矩形焊缝外观)。
3KW大功率单模激光焊接不锈钢的焊缝外观如图2所示。
图2焊缝形态
大科单模激光器在高反材料焊接上的优势
不同材料对不同波长激光的吸收率如图3所示。从图中可以看出，在加工高反射材料(如Cu、Al、Ag等)时。)用光纤激光器(典型波长1080nm)，吸收率极低。在室温下，紫铜对1080nm激光的吸收率小于5%。如此低的吸收率使得普通光纤激光器难以用于加工高反射材料，尤其是焊接紫铜和铝合金。这主要体现在两个方面：一方面需要非常高的功率(6mm的磷铜焊，多模激光的功率需要高达15000 W)；另一方面，高反射率会导致频繁报警，甚至对激光器造成不可逆的损坏。因此，目前市场上利用光纤激光焊接高反射材料(尤其是紫铜)的成功应用案例并不多。虽然通快推出了绿光激光器来解决这个问题，但是目前绿光激光器的工业应用存在两大问题：功率不足和成本高。
图3不同材料对不同波长激光的吸收率
虽然高反射材料在室温下对近红外激光的吸收率不高，但形成稳定的小孔后，高反射材料的吸收率会显著增加。比如焊接紫铜时，小孔形成后对近红外激光的吸收率可以提高50%。如何在瞬间形成一个稳定锁孔
从表2中可以看出，在相同条件下，与多模激光相比，单模激光焦点处的光斑尺寸明显减小，能量密度明显增加，这对紫铜激光焊接非常有利。但由于单模激光的焦斑尺寸较小，最初认为这种激光不适合激光焊接。然而，在应用了光束摆动技术之后，可以通过使用小光斑来实现稳定的焊接(如图4所示)
），而且焊缝的几何形状可以得到可控设计，这样不但避免光斑过小的缺陷同时也发挥了单模激光易于形成稳定小匙孔的优势。
图4 光束摆动示意图
大科激光生产的2kW单模激光器M2因子小于1.2，可用于连续焊接紫铜，焊缝深度可达2.3mm且无明显缺陷，表3给出了大科2kW单模激光器焊接紫铜的结果，实验表明大科单模激光器在焊接紫铜等高反材料时表现出了良好的适应性，为紫铜激光焊接应用提供了有效的解决方案。
表3 大科单模激光紫铜焊接效果
高反材料中除了紫铜外铝合金特别是5系和6系铝合金也是激光焊接的难点，这主要体现为容易产生明显的气孔和裂纹。大科单模激光器在铝合金焊接上也具有明显优势，具体对比如下：
总结
1、相同功率下单模激光器的光斑直径明显小于多模激光器，能量密度远高于多模激光器。
2、大科激光的单模系列产品具有极强的抗高反能力，可对高反材料进行不间断的加工。
3、结合光束摆动技术后单模激光在焊接紫铜、铝合金等高反材料上具有明显优势，DK－YSM2000AR焊接紫铜深度可达2.3mm，焊缝质量好。焊接铝合金时可很大程度避免焊缝缺陷，提高焊缝质量。
4、与多模激光器相比，单模激光焊接普通材料具有更大的熔深和深宽比、更小的热影响区、焊缝上下宽度差小（更接近矩形焊缝形貌）的优势。
